關(guān)于加強電力系統可靠性管理工作的思考

來(lái)源：中國電業(yè)與能源

國家能源局機關(guān)服務(wù)中心主任 汪擁軍

可再生能源主要“靠天吃飯”，隨著(zhù)可再生能源的比例逐步增高，如何在滿(mǎn)足能源轉型目標的同時(shí)，提高電力供應保障能力是當前電力行業(yè)發(fā)展面臨的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。電力系統可靠性管理從事前預測、事中評價(jià)、事后評估三方面入手，以定量分析的方法，可及時(shí)發(fā)現電力供應中可能出現的風(fēng)險和隱患，提升保障電力供應的能力。

國內外電力系統可靠性管理工作相關(guān)情況

（一）北美電力系統可靠性管理情況

北美電力可靠性管理涉及面非常廣。北美電力可靠性管理組織及其附屬系統（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“NERC”）于1965年紐約大停電后成立，成立的初衷就是為解決電力系統可靠性問(wèn)題。經(jīng)過(guò)50余年的發(fā)展，在電力可靠性管理方面，NERC職能完備，實(shí)現了標準制定、監督管理、管理培訓等全鏈條管理，其典型特征可歸納為：管理屬性和技術(shù)屬性并重；既管運行又管規劃；有一套垂直的運作體系。以上特點(diǎn)，使得NERC既是電力可靠性管理的組織者和推動(dòng)者，又是執行者和服務(wù)者。

在電力系統可靠性評估工作開(kāi)展方面，NERC以“十年里停電不超過(guò)一天”為評估標準，輔以容量、價(jià)格等市場(chǎng)化機制，兼顧系統可靠性和投資經(jīng)濟性，其制定的北美大電力系統可靠性標準分為14個(gè)類(lèi)別，共110項標準，用于規范電力系統實(shí)時(shí)操作、日前操作、運營(yíng)規劃、長(cháng)期規劃及運行評估等。NERC每年獨立開(kāi)展可靠性評估并發(fā)布分析報告，其獨立、客觀(guān)的系統可靠性評估結果為北美電力系統的持續可靠運行提供了支撐。

（二）我國電力系統可靠性管理工作開(kāi)展情況

在歷史沿革方面，我國電力可靠性管理主要是面向設備的，且僅局限于指標的統計和分析，管理對象主要為電力企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)部門(mén)，與規劃、運行部門(mén)橫向聯(lián)系較少，缺乏系統性，對保障電力系統充裕性和安全性支撐不足。

在組織管理體系方面，我國監管層面的電力可靠性管理文件主要由部門(mén)規章、規范性文件構成，多為原則性的表述，技術(shù)屬性不足。電力規劃主要由能源主管部門(mén)以項目審批的形式進(jìn)行管理；電力運行主要由電力運行管理部門(mén)以聽(tīng)取電網(wǎng)企業(yè)年度方式匯報、協(xié)調解決電力運行中的問(wèn)題等方式進(jìn)行管理，未能形成全面的電力系統可靠性管理機制。在技術(shù)層面上，我國大部分電力系統可靠性管理相關(guān)的技術(shù)工作均由電網(wǎng)企業(yè)完成，相應標準體系、技術(shù)體系的建立和運轉也多以企業(yè)為主體。

2022年6月1日，《電力可靠性管理辦法（暫行）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《辦法》）正式施行，明確提出電力可靠性管理應當為電力供應保障服務(wù)，為開(kāi)展電力系統可靠性管理指明了方向。

（三）深刻認識加強電力系統可靠性管理的重要意義

開(kāi)展電力系統可靠性管理的初衷是保障電力供應。截至7月底，全國發(fā)電總裝機達到27.4億千瓦，其中可再生能源裝機13.22億千瓦，歷史性超過(guò)煤電�？紤]2023年迎峰度夏期間最高負荷為13.39億千瓦，電力供應保障問(wèn)題可以簡(jiǎn)述為：如何用27.4億千瓦裝機保障13.39億千瓦用電負荷？電力系統可靠性管理可一顯身手，開(kāi)展電力系統可靠性管理工作的必要性及可行性均已具備。

國內外大停電事故和電力供應緊張案例分析

（一）國內外主要的電力供應緊張和大停電事故基本情況

近年來(lái)，受地緣政治和氣候變化等影響，國內外電力供應緊張情況頻現。筆者梳理了2019年以來(lái)國內外主要的電力供應不足和大停電事故，如表1所示。

表1 2019年以來(lái)國內外主要電力供應緊張和大停電事故

以巴西大停電事故為例，截至2022年底，巴西全年總發(fā)電量達6772億千瓦時(shí)，水力發(fā)電占比73.6%，且多集中在北部、西部區域，而負荷中心集中在東南沿海區域，呈現“北電南送、西電東送”的輸電格局。北部、東北地區電網(wǎng)主網(wǎng)架薄弱，尤其是北部區域僅通過(guò)鏈式結構將區域水電站串聯(lián)組成。

裝機結構單一、電網(wǎng)結構薄弱等缺陷，是巴西發(fā)生“8·15”大停電事故的根源。我國川渝、云南也存在類(lèi)似的情況。從表1統計分析情況來(lái)看，極端天氣對電力供應保障工作的影響力日益凸顯。

（二）典型電力供應緊張情況及后續應對成效分析

電力系統可靠性、保障性舉措落實(shí)不到位，會(huì )頻繁導致電力供應緊張。以2021年初美國德州大停電事故為例，擁有近7000萬(wàn)千瓦負荷的美國德州電網(wǎng)僅通過(guò)5條共計125萬(wàn)千瓦的聯(lián)絡(luò )線(xiàn)與外部電網(wǎng)相連，最大外受電比例約1.8%，互濟能力弱。從保障措施落實(shí)方面來(lái)看，美國德州電網(wǎng)在事故發(fā)生后至今，實(shí)質(zhì)性提高電力系統可靠性的舉措落地緩慢，隨之而來(lái)的是2022和2023年美國德州電網(wǎng)供電緊張情況頻繁出現。

國內以我國湖南電網(wǎng)為例。2020年湖南電網(wǎng)僅通過(guò)3回500千伏交流和祁韶特高壓直流與省外相聯(lián)絡(luò )，受電通道能力600萬(wàn)千瓦，受湖南省500千伏交流斷面轉供能力、近區潮流疏散、電源及負荷結構等因素影響，祁韶直流輸電能力被限制在400萬(wàn)千瓦，輸電阻塞問(wèn)題嚴重。為有效解決湖南電力供應保障問(wèn)題，南昌—長(cháng)沙和南陽(yáng)—荊門(mén)—長(cháng)沙2條特高壓交流工程分別于2021和2022年投運，祁韶直流輸電能力穩定提升至600萬(wàn)千瓦；同時(shí)，為加快發(fā)展新型儲能，僅2023年上半年，湖南省新增電化學(xué)儲能裝機200萬(wàn)千瓦，總裝機規模達263.6萬(wàn)千瓦，占全省電力裝機的5%，最大頂峰出力241萬(wàn)千瓦。兩項舉措有效緩解了湖南電力供應緊張的情況。未來(lái)寧夏—湖南特高壓直流工程和汨羅抽水蓄能電站建成投運后，受電能力和本地電源調節能力的提高將進(jìn)一步提升湖南電網(wǎng)電力系統可靠性水平。

做好電力系統可靠性管理工作的建議

（一）建章立制，規范開(kāi)展電力系統可靠性管理工作

加快《辦法》配套文件的制定，明確電力系統可靠性指標計算方法、數據來(lái)源、報送機制，指導電網(wǎng)企業(yè)建立電力系統可靠性評價(jià)體系，增強與系統規劃、運行方式安排等工作的銜接。電力系統可靠性與電網(wǎng)運行方式和發(fā)電資源密切相關(guān)，結合中長(cháng)期規劃、年度方式、迎峰度冬（夏）和特殊事件（例如極端天氣）等不同要求，以區域和省份作為電力系統可靠性管理的基本單元，建立基于負荷需求預測、發(fā)電充裕性評價(jià)、跨省跨區余缺互濟能力、重要電源和電網(wǎng)工程規劃等指標的評估體系，量化評估電力系統可靠性。

（二）規劃先行，提高電力系統充裕性

電力系統可靠性的實(shí)現高度依賴(lài)于發(fā)電和輸變電能力的充裕性，而規劃是充裕性管理的源頭，應在政府主導下，加強備用容量分析，針對各省/區域的資源稟賦和負荷特征規劃評估，及早發(fā)現電力供需缺口、系統結構短板等系統可靠性問(wèn)題。評估極端天氣等外部因素對電力生產(chǎn)和運行的影響，并將電力電量缺口作為評價(jià)規劃有效性的標準之一，夯實(shí)電力供應保障基礎。

（三）多措并舉，提升系統靈活性

進(jìn)一步發(fā)掘靈活調節資源的價(jià)值，持續推進(jìn)煤電機組靈活性改造，充分發(fā)揮各類(lèi)發(fā)電機組的系統價(jià)值。通過(guò)配置儲能和提高容配比等方式，提升新能源場(chǎng)站的置信出力水平，為電網(wǎng)運行提供頂峰支撐能力。加強需求側和電力負荷管理，提升需求響應能力，分時(shí)分地施策，形成規�；�的實(shí)時(shí)響應能力，推動(dòng)可調節資源共享互濟。加強煤電機組非計劃停運和出力受阻管理，探索新能源運行可靠性管理，將新能源納入電力可靠性管理體系，強化系統支撐能力。

（四）加快電網(wǎng)工程建設，切實(shí)提高跨省跨區余缺互濟能力

當前，電網(wǎng)建設主要以滿(mǎn)足特定電能傳輸方向的輸電能力為主，雙向互濟能力不足，對提高系統可靠性的備用聯(lián)絡(luò )能力考慮不足，比如特高壓直流工程建設導致的潮流轉移能力不足問(wèn)題和輸電通道總體傳輸能力受限問(wèn)題。在未來(lái)余缺互濟能力更具現實(shí)價(jià)值的情況下，應堅持系統觀(guān)念，全面梳理電網(wǎng)阻塞情況，評估當前電網(wǎng)滿(mǎn)足電力輸送及局部電網(wǎng)間電力交換的能力，加強重要電源/輸電通道投運時(shí)序管理，并規劃一批提高跨省跨區輸電能力的電網(wǎng)工程。

（五）妥善評估和應對小概率極端事件

對于極端天氣等小概率事件，建議引入概率性方法評估電力系統可靠性，通過(guò)優(yōu)化運行方式安排和需求側響應等方式，分析其對電力供應緊缺的置信概率，用大概率思維應對小概率事件，防范重大運行風(fēng)險。充分發(fā)掘氣象和電力運行歷史數據，評估電網(wǎng)結構和輸電能力對氣候風(fēng)險的適應性，將氣候風(fēng)險納入發(fā)電充裕性評價(jià)，評估極端天氣可能對電力系統運行造成的沖擊，校驗系統的真實(shí)可靠性水平。

（六）強化監管，貫通電力生產(chǎn)全過(guò)程數據

理順電力系統可靠性管理體系，加強人員和技術(shù)儲備，將分散于不同管理文件中的電力系統可靠性相關(guān)內容整合，形成一套內容全面、規范性高、可執行性強的參考文件，并借鑒北美先進(jìn)的管理和技術(shù)模式，增加監管專(zhuān)業(yè)人員，督促電力企業(yè)落實(shí)電力可靠性管理主體責任。以電力系統可靠性管理為核心，有效銜接發(fā)電、輸變電可靠性管理，并延伸至供電能力評價(jià)，縱向關(guān)聯(lián)發(fā)電、輸變電、供電可靠性業(yè)務(wù)數據，實(shí)現數據聯(lián)動(dòng)分析，量化電力事件對系統可靠性和供電能力的影響。